Trong hành trình tìm kiếm một “Trái Đất thứ hai”, trở ngại đôi khi không phải khoảng cách quá xa hay kính thiên văn chưa đủ lớn. Một vấn đề ít được chú ý hơn lại đến từ những hạt bụi nhỏ bé lơ lửng quanh chính ngôi sao mà các nhà thiên văn muốn quan sát.
Hệ Mặt Trời của chúng ta cũng có một lớp bụi tương tự. Những mảnh vụn hình thành từ các vụ va chạm giữa tiểu hành tinh và vật chất bong ra từ sao chổi tồn tại lâu dài gần mặt phẳng hoàng đạo, tạo thành một đám mây bụi mỏng.
Trong điều kiện đủ tối, trước khi Mặt Trời mọc hoặc sau khi Mặt Trời lặn, con người có thể nhận ra một dải ánh sáng rất mờ kéo dài theo hướng hoàng đạo. Đây là ánh sáng hoàng đạo, hình thành khi ánh sáng Mặt Trời bị các hạt bụi tán xạ.
Đáng chú ý, bụi không chỉ phản xạ ánh sáng. Những hạt này còn hấp thụ năng lượng, nóng lên và phát bức xạ trong vùng hồng ngoại trung. Ở bước sóng 8-13 micromet, bức xạ từ toàn bộ lớp bụi có thể sáng hơn rất nhiều so với chính Trái Đất.
Các nhà khoa học sử dụng đơn vị “zodi” (zodiacal dust) để mô tả lượng bụi. Một zodi tương đương mật độ bề mặt của bụi trong vùng có thể sinh sống của hệ Mặt Trời. Những hệ sao khác có cấu trúc tương tự cũng được tính bằng số zodi.
Đây là vấn đề đáng kể khi tìm kiếm hành tinh giống Trái Đất. Một hành tinh như vậy vốn đã rất mờ so với ngôi sao chủ, có thể nằm cạnh một nguồn sáng sáng hơn nó hàng chục tỷ lần. Ánh sáng từ ngôi sao có thể được giảm bằng các kỹ thuật như coronagraph hoặc giao thoa triệt tiêu, nhưng bụi lại lan tỏa và có thể nằm đúng khu vực mà hành tinh cần tìm xuất hiện.
Khi đó, bụi trở thành nền nhiễu khiến tín hiệu của hành tinh khó nổi bật. Thách thức còn lớn hơn khi các nhà khoa học muốn phân tích quang phổ để tìm những dấu hiệu như oxy hoặc methane trong khí quyển. Công việc này đòi hỏi tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao hơn nhiều so với việc chỉ phát hiện một điểm sáng.
Để đánh giá mức độ ảnh hưởng, nhóm nghiên cứu do Steve Ertel dẫn đầu đã thực hiện chương trình HOSTS. Hệ thống sử dụng ánh sáng từ hai kính thiên văn cỡ 8 mét, kết hợp trong dải 8-13 micromet và dùng giao thoa triệt tiêu để giảm ánh sáng từ ngôi sao.
Năm 2020, nhóm công bố kết quả khảo sát trên The Astronomical Journal. Tổng cộng 38 ngôi sao được quan sát, trong đó 10 ngôi sao cho thấy lượng bức xạ dư thừa đáng kể.
Với các ngôi sao giống Mặt Trời, mức bụi phù hợp nhất trong vùng có thể sinh sống có trung vị 3 zodi. Giới hạn 1 sigma là 9 zodi, còn trong khoảng tin cậy 95%, lượng bụi không vượt quá 27 zodi. Khoảng 20% hệ thống có lượng bụi cao hơn đáng kể.
Kết quả cũng cho thấy lượng bụi liên quan đến việc hệ sao có đĩa bụi lạnh ở vùng ngoài hay không, nhưng không liên quan đến tuổi hoặc kiểu quang phổ của ngôi sao. Điều này cho thấy mức độ bụi phụ thuộc vào nguồn cung cấp mảnh vụn của từng hệ thống.
Tin tốt là với mức bụi trung vị, bụi hoàng đạo ngoài hệ không phải trở ngại chính đối với việc trực tiếp chụp ảnh hành tinh giống Trái Đất. Tuy nhiên, độ chính xác hiện tại vẫn chưa đủ để đánh giá đầy đủ ảnh hưởng của bụi khi phân tích quang phổ khí quyển.
Khoảng 20% hệ thống có lượng bụi cao cũng có thể khiến một số mục tiêu phải bị loại khỏi danh sách quan sát tương lai. Vì vậy, trước khi dành thời gian quý giá cho một ngôi sao, các sứ mệnh thế hệ mới sẽ cần xác định lớp bụi quanh nó dày đến đâu.
Trong cuộc săn tìm sự sống ngoài Trái Đất, trở ngại đôi khi không phải thứ gì quá lớn lao. Nó có thể chỉ là một lớp bụi vô hình đang nằm đúng giữa chúng ta và thế giới mà chúng ta muốn nhìn thấy.
